科學島團隊在X射線直接探測及成像研究方面取得新進展

作者：葉加久發布時間：2023-07-13【打印】【關閉】

　　近期，中科院合肥物質院固體所潘旭研究員團隊與中國工程物理研究院鄭霄家研究員等合作在鈣鈦礦材料的新應用—— X射線直接探測及成像領域中取得新進展，相關研究成果發表在 ACS Nano 上。

　　鹵化物鈣鈦礦材料具有優異的光電性能，在X射線直接探測方面具有很大的應用潛力，與目前商用探測器材料相比，其靈敏度和檢測下限提升了多個數量級，有望大幅降低射線成像中輻射劑量率。鈣鈦礦晶圓相較于薄膜、單晶器件具有高度可擴展性并易于制備，使其成為X射線檢測和陣列成像應用中最有前景的候選者。然而，多晶晶圓的制備過程中不可避免的會產生大量的晶界和孔隙，從而導致嚴重的離子遷移并進一步引起器件不穩定和電流漂移，嚴重限制了探測器的成像分辨率和未來的商業化應用。

　　鑒于此，研究人員發現一維 (1D) δ相甲脒碘化鉛 (δ-FAPbI₃)具有高離子遷移能壘、低楊氏模量和優異的長期穩定性，是高性能 X射線探測的理想候選材料，并且通過冷等靜壓工藝制備的致密晶圓器件能夠實現高靈敏度和低檢測限的 X射線探測。此外，研究人員進一步制作了在薄膜晶體管 (TFT)背板上集成大尺寸 δ-FAPbI₃晶圓的 X射線成像儀，實現了二維多像素 X射線成像，證明了 δ-FAPbI₃晶圓探測器超穩定成像應用的可行性。

　　該研究為鈣鈦礦應用于X射線成像提供了一種新的設計思路和材料選擇體系，并有望實現未來商業化應用。

　　該研究第一作者為固體所博士研究生汪子涵，通訊作者為潘旭研究員、葉加久博士后。該工作得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、安徽省杰出青年基金等項目的支持。

　　論文鏈接： https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c02476

圖 . (a)14×14像素晶圓探測器； (b, c)明暗態圖譜； (d) 3×3 cm δ-FAPbI₃晶圓； (e) 64×64像素 TFT背板微結構； (f) X射線成像過程示意圖； (g)平板 X射線成像探測器； (h) X射線成像。

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